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刀具种类及相关知识

 

 

刀具是机械制造中用于切削加工的刀具,又名切削工具。广义的切削工具既包括刀具,还包括磨具;同时“切削压花刀具”除切削用的数控刀片外,还包括数控刀杆和刀柄及相关机床附件!
  1、按工件加工表面来区分可分为五大类。加工外表面的刀具,主要包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等相关刀具;2、孔加工刀具:主要包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等;3、螺纹加工工具:包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等;4、齿轮加工刀具:包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等;5、切断(割开;截断)切槽刀具:包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。及非标组合刀具。
  据切削运动方式方法和相对应的刀刃形状,刀具又可分为以下三类。
  A、通用刀具,如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等;
  B、成形刀具,这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状,如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀(卷名:机械工程)和各种螺纹加工刀具等;
  C、展成刀具是用展成法加工齿轮(Gear)的齿面或类似的工件,如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。
  刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。切削压花刀具凹凸花纹压制,提高产品表面美感、加强防伪、保护商标等效果。并可根据客户要求研制不同花样。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择原则是:安装调整方便,刚性好,耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下,尽量选择较短的刀柄,以提高刀具加工的刚性。
  选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中,平面零件周边轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面时,应选硬质合金刀片铣削;加工凸台、凹槽时,选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
  通常当材料硬度高时,耐磨耗性偏高;抗弯强度高时,冲击韧性偏高。但材料硬度越高,其抗弯强度和冲击韧性就越低。高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性,以及良好的可加工性,目前仍是应用最广的刀具产品,其次是硬质合金。
  聚晶立方氮化硼相关刀具适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等;聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属,及合金、塑料(结构:合成树脂、增塑剂、稳定剂、色料)和玻璃钢等;碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。
  硬质合金可转位刀片现已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。正在大力发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具,也适用于高速钢刀具,如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质合金涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁,使刀具在切削时的磨损速度减慢,涂层的刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1~3倍以上。
  在高温、高压、高速下,和在腐蚀性流体介质中工作的零件,其应用的难加工材料越来越多,切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高。为了适应这种情况,刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料;进一步发展刀具的气相沉积涂层技术,在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层,更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾;进一步发展可转位刀具的结构;提高刀具的制造精度,减小产品(Product)质量的差别,并使刀具的使用实现最佳化。
  刀具材料品质大致分如下几类:高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼(B)以及聚晶金刚石。
  这里主要提下陶瓷(原料:非金属矿物),陶瓷用于切削刀具的时间比硬质合金早,但由于其脆性,发展很慢。但自上世纪70年代以后,还是得到了比较快的发展。陶瓷刀具材料主要有两大系,即三氧化二铝(Al)系和氮化硅(silicon)系。陶瓷作为刀具,具有成本低、硬度高、耐高温性能好等优点,具有较好的前景。